🗊Презентация Электромагнитное излучение. Свойства излучения Электромагнитное излучение, исследуемое в астрофизике

Аберрации оптических систем Искажение изображения, вызванное недостатками оптической системы, называется аберрацией. Хроматическая аберрация характерна для всех преломляющих оптических приборов. Возникает из-за того, что коэффициент преломления среды зависит от длины волны света. Синие лучи отклоняются линзой сильнее красных, и поэтому положения фокусов для лучей разных длин волн не совпадают. В результате изображение звезды выглядит как набор радужных колец. Устраняется двумя линзами из стекол с различными коэффициентами преломления (ахроматам). Сферическая аберрация возникает из-за того, что лучи света, параллельные главной оптической оси объектива, падая на сферическую поверхность линзы или зеркала, после преломления или отражения пересекаются не в одной точке. Края объектива строят изображение ближе к объективу, а центральная часть – дальше. В результате изображение имеет в фокальной плоскости нерезкий вид.

Аберрации оптических систем Кома – внеосевая аберрация, связанная с наклоном лучей света, идущих от источника, к оптической оси телескопа. При этом изображение звезды имеет вид капли или кометы с ярким ядром и большим хвостом – отсюда и пошло название аберрации. Астигматизм заключается в растягивании точечного изображения в черточку. Лучи света от объекта, идущие в разных плоскостях, не могут сфокусироваться на одной плоскости изображения. Дисторсия связана с искажением масштабов изображения (искажение подобия). Изображение звезды собирается в одну точку, но эта точка не совпадает с изображением звезды в идеальном телескопе. Из-за этого изображение квадрата будет иметь вид либо подушки, либо бочки. Кривизна поля изображения — аберрация, в результате которой изображение плоского объекта, перпендикулярного к оптической оси объектива, лежит на поверхности, вогнутой либо выпуклой к объективу. Эта аберрация вызывает неравномерную резкость по полю изображения.

Рефракторы Телескоп Галилея (1609г.) имел в качестве объектива одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения и сильная хроматическая аберрация. Телескоп Кеплера (1611г.) Телескоп в котором в качестве окуляра используется положительная линза. Это позволило увеличить поле зрения и вынос зрачка, однако система Кеплера даёт перевёрнутое изображение. Преимуществом трубы Кеплера является также и то, что в ней имеется действительное промежуточное изображение, в плоскость которого можно поместить измерительную шкалу. К недостаткам системы относится сильная хроматическая аберрация, которую можно уменьшить путём уменьшения относительного отверстия телескопа.

Система Ньютона - такую схему телескопов предложил Исаак Ньютон в 1667 году. Здесь плоское диагональное зеркало, расположенное вблизи фокуса, отклоняет пучок света за пределы трубы, где изображение рассматривается через окуляр или фотографируется. Главное зеркало параболическое, но если относительное отверстие не слишком большое, оно может быть и сферическим. Система Ньютона - такую схему телескопов предложил Исаак Ньютон в 1667 году. Здесь плоское диагональное зеркало, расположенное вблизи фокуса, отклоняет пучок света за пределы трубы, где изображение рассматривается через окуляр или фотографируется. Главное зеркало параболическое, но если относительное отверстие не слишком большое, оно может быть и сферическим. Система Кассегрена - схема была предложена Лореном Кассегреном в 1672 году. Это вариант двухзеркального объектива телескопа. Главное зеркало большего диаметра вогнутое (в оригинальном варианте параболическое) отбрасывает лучи на вторичное выпуклое меньшего диаметра (обычно гиперболическое). Система Максутова-Кассегрена – система Кассегрена, модифицированную советским оптиком Д. Д. Максутовым, путем установки мениска.

Механика телескопов

Активная оптика Система активной оптики – это автоматическая система для поддержания идеальной формы и правильного расположения оптических элементов телескопа-рефлектора, прежде всего его главного и вторичного зеркал (компенсация деформации зеркал). Деформации возникают из-за изменений температуры воздуха. Также когда телескоп поворачивается при наведении на объект, форма и положение зеркала немного меняются под действием меняющейся по направлению силы тяжести. Активная оптика корректирует эти искажения: в процессе наблюдений непрерывно отслеживается опорная звезда, а компьютерный анализатор регистрирует малейшие отклонения от оптимального качества ее изображения. При появлении отклонений устройство вырабатывает управляющий сигнал, под воздействием которого форма и положение зеркала телескопа корректируются. Эта процедура повторяется через регулярные промежутки времени, как правило, один раз в минуту. Таким образом, изображения звезд всегда остаются максимально круглыми и резкими.

Адаптивная оптика Адаптивная оптика предназначена для компенсации искажений изображений светил, вызванных турбуленцией земной атмосферы Обычно на фотографиях, полученных телескопами, угловой размер мельчайших деталей равен 2–3″, на лучших обсерваториях он изредка составляет 0,5″. Следует иметь в виду, что при отсутствии атмосферных искажений телескоп с объективом диаметром в 1 м дает угловое разрешение около 0,1″, а с объективом в 5 м — 0,02″. Фактически такое высокое качество изображения у обычных наземных телескопов никогда не реализуется из-за искажающего влияния атмосферы.

Телескопы будущего

Супертелескоп "Гагарин" (Российско-Канарский проект) (от 40 до 60 метров)

Приемники излучения Основная задача приемника излучения состоит в преобразовании электромагнитной энергии света в иные формы (например, в механическую, электрическую или тепловую), измеряя которые лабораторными физическими методами можно делать выводы о характеристиках принимаемого телескопом светового сигнала. Сейчас повсеместно используют ПЗС (приборы с зарядовой связью) или КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) -матрицы. Кванты света здесь освобождают заряды, которые, не покидая пластинки из кристаллического кремния, скапливаются под действием приложенных напряжений в определённых её местах - элементах изображения. Манипулируя этими напряжениями, можно двигать накопленные заряды таким образом, чтобы направить их последовательно по одному в обрабатывающий комплекс.